卷一
透射电子显微镜结构与工作原理
6 重 · 每一式都是独立的小房间
本卷先从电子波的特性讲起，再把电子光学与普通光学摆在一起对照——你会发现两者像得出奇，学过的成像、衍射、像差知识几乎都能平移过来，这正是初学者借着普通光学的底子、更快读懂电子光学系统的捷径。随后拆开透射电子显微镜（简称透射电镜），讲清它的基本原理与构造，让你对这台「原子级放大镜」的整机结构先有一个大致轮廓。
6 重 · 每一式都是独立的小房间
本卷先从电子波的特性讲起，再把电子光学与普通光学摆在一起对照——你会发现两者像得出奇，学过的成像、衍射、像差知识几乎都能平移过来，这正是初学者借着普通光学的底子、更快读懂电子光学系统的捷径。随后拆开透射电子显微镜（简称透射电镜），讲清它的基本原理与构造，让你对这台「原子级放大镜」的整机结构先有一个大致轮廓。
透射电镜以电子束为媒介成像，所以在讨论成像原理之前，得先补齐电子光学的基础：电子光学研究电子（束）在电磁场中的运动轨迹；它之所以也叫「光学」，是因为与普通光学有大量相似之处，许多概念可以彼此借鉴。既然研究对象是电子，我们就先从电子的基本性质回顾起。
这一重先把普通光学的底子垫上：从惠更斯原理讲起，再到惠更斯–菲涅尔原理，看波前上每一点如何「生出」新的子波；分清近场与远场之后，认识衍射的两大类——夫琅禾费衍射与菲涅尔衍射各自的花样。这些概念稍后会在电子衍射里一一重现。
理想透镜本该把细节照得无限清楚，真实的磁透镜却做不到。先由衍射极限分辨率定下理论天花板，再看磁透镜的球差、像散与色差如何把分辨率一点点吃掉，于是有了远低于衍射极限的实际分辨率；最后补上焦深与景深，解释为什么电镜照片能前后都清楚。
透射电镜是一台结构精密的「原子级放大镜」，这一重把它整机拆开看：先讲照明系统——电子枪如何产生电子、高压发射器与聚光镜如何把电子束收敛成明亮的探针；再看真空系统为何不可或缺；随后是成像系统的核心——样品杆、磁透镜与光阑如何共同决定成像质量；最后是显像系统与供电控制。读懂这台机器的骨架，后面的像差、衍射才有了落脚点。
再好的电镜，也得先说清「它能看多细、看多大」。这一重讲两个最常被追问的性能指标：分辨率怎么测——点分辨率、线分辨率、晶格分辨各有各的定标办法；以及放大倍率怎么标定——照片上量到的倍数与真实放大倍数之间，究竟隔着几层校准。指标会说、会用、会验，才算真的读懂一台电镜的能力边界。
前面的光学原理讲得再漂亮，样品制不好，一切都是空谈。这一重走进真正的实验台：先立规矩——样品制备到底为了什么、有哪些硬性要求；再按材料类型逐个拆解：粉末与纤维、块体低成本方案、界面样品、柔软的聚合物、金相组织、超薄二维材料，各自的套路；最后落到两个关键细节——TEM载网怎么选，以及聚焦离子束（FIB）这把「定点取样利器」如何用。